网络体系结构与参考模型

网络体系结构和基本概念1.OSI参考模型：OSI（开放式系统互联）参考模型是一个国际标准的概念框架，用于描述网络体系结构的各个层次和功能。

它将网络划分为七个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

每个层次都有特定的功能和任务，通过层层递进的方式协同工作，最终实现可靠的数据传输和通信。

2.TCP/IP协议族：TCP/IP是一种网络协议族，它是网络通信的基础。

TCP/IP协议族由传输控制协议（TCP）和网络互联协议（IP）构成，它们分别对应于OSI参考模型的传输层和网络层。

TCP/IP协议族还包括IP地址、域名系统（DNS）、用户数据报协议（UDP）等，它们协同工作，完成数据的传输和路由。

3.客户端-服务器模型：客户端-服务器模型是一种常见的网络体系结构，它通过将网络上的计算机划分为客户端和服务器来实现资源共享和服务提供。

客户端是用户通过网络访问服务器获取服务的终端设备，服务器是提供服务的主机。

客户端向服务器发送请求，服务器接收请求并回应，完成数据的交互和处理。

4.P2P网络：P2P（对等）网络是一种去中心化的网络体系结构，其中所有的计算机都既是客户端又是服务器。

P2P网络不依赖于专用的服务器设备，而是通过直接连接来交换数据。

P2P网络的一大特点是去中心化，它能够更好地抵抗单点故障和网络拥塞。

5.三层网络体系结构：三层网络体系结构是一种通用的网络设计架构，它由三层构成：核心层、分布层和接入层。

核心层负责数据的传输和路由，分布层负责网络的负载均衡和安全策略，接入层则负责用户与网络的连接。

这种分层结构能够提高网络的性能和可管理性。

上述是网络体系结构的基本概念和主要内容。

网络体系结构的设计和实现对于网络的性能和安全至关重要。

通过合理地利用和组织网络资源，可以提高网络的性能、可靠性和可扩展性，同时还能够保障数据的安全和隐私。

在日益发展的信息时代中，网络体系结构的研究和创新将继续推动着网络技术的进步和应用的发展。

一、互连网体系结构1974年IBM提出了SNA（系统网络体系结构），考虑到各个网络存在的异构，异质，导致网络都属于封闭式网络，无法相互连接，通过ISO(国际标准化组织)定义了OSI（开放式系统互连）标准，将计算机网络进行分层分层优点：解决了通信的异质性问题，使复杂的问题简单化，向高层屏蔽低层细节问题，使网络的设计更加的简单、容易实现。

协议：网络中通信或数据交换的规则和标准实体：发送接收信息的软件或硬件的进程对等实体：不同系统内的同一层次两个实体接口：相临两层之间的交互界面服务：某一层和此层以下的层能力，通过接口交给相临层协议栈：系统内的各个层的协议集合网络体系结构：计算机网络的层次结构和协议的集合1、ISO/OSI参考模型ISO/OSI参考模型是一种逻辑结构，不是具体的设备，任何遵循协议的系统都可以相互通信经过OSI七层模型的数据要经历数据的封装（打包）和解封装（解包）过程，封装过程是将原数据从高层向低层传递的过程，每经过一层都需要加上该层的报头信息，解封装过程是从低层向高层传递的过程，每经过一层都需要将对等层的报头去掉还原为上层数据。

第一层：物理层处于最底层，为上层提供物理连接，负责传送二进制比特流，在物理层中定义了机械特性（连接器形式和插针分配），电气特性（接口电路参数），功能特性（物理接口的信号线）和规程特性（信号线操作规程），传输介质可以使用有线介质或无线介质，物理层传输二进制比特流，为数据链路层提供物理连接物理层的典型设备有：集线器第二层：数据链路层链路的管理，流量的控制，差错控制，数据以数据帧格式传输的，数据帧包含帧头(H2)和帧尾(T2)MAC（介质访问控制），48位二进制组成，为了方便表示使用十六进制表示，网卡上的MAC地址是物理地址，在生产网卡时就内臵在网卡的ROM（只读存储器）芯片中了，不能修改，但是可以伪造（网卡属性中），为了表示网卡的全球唯一性，将MAC地址表示的48位二进制地址分为2部分，前24位表示厂商代号，后24位表示厂商内部代号，MAC地址相同的计算机不能够相互通信网桥，二层交换机，网卡都工作在数据链路层。

TCPIP模型及OSI七层参考模型各层的功能和主要协议注：⽹络体系结构是分层的体系结构，学术派标准OSI参考模型有七层，⽽⼯业标准TCP/IP模型有四层。

后者成为了事实上的标准，在介绍时通常分为5层来叙述但应注意TCP/IP模型实际上只有四层。

1、TCP/IP模型（1）物理层物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除，⽽提供具有机械的，电⼦的，功能的和规范的特性，确保原始的数据可在各种物理媒体上传输，为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。

（2）数据链路层主要提供链路控制（同步，异步，⼆进制，HDLC），差错控制（重发机制），流量控制（窗⼝机制）1） MAC：媒体接⼊控制，主要功能是调度，把逻辑信道映射到传输信道，负责根据逻辑信道的瞬时源速率为各个传输信道选择适当的传输格式。

MAC层主要有3类逻辑实体，第⼀类是MAC-b，负责处理⼴播信道数据；第⼆类是MAC-c，负责处理公共信道数据；第三类是MAC-d，负责处理专⽤信道数据。

2）RLC：⽆线链路控制，不仅能载控制⾯的数据，⽽且也承载⽤户⾯的数据。

RLC⼦层有三种⼯作模式，分别是透明模式、⾮确认模式和确认模式，针对不同的业务采⽤不同的模式。

3）BMC：⼴播/组播控制，负责控制多播/组播业务。

4）PDCP：分组数据汇聚协议，负责对IP包的报头进⾏压缩和解压缩，以提⾼空中接⼝⽆线资源的利⽤率。

（3）⽹络层提供阻塞控制，路由选择（静态路由，动态路由）等1）IP：IP协议提供不可靠、⽆连接的传送服务。

IP协议的主要功能有：⽆连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。

IP地址是重要概念2）ARP：地址解析协议。

基本功能就是通过⽬标设备的IP地址，查询⽬标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进⾏。

以太⽹中的数据帧从⼀个主机到达⽹内的另⼀台主机是根据48位的以太⽹地址（硬件地址）来确定接⼝的，⽽不是根据32位的IP地址。

计算机网络体系结构与参考模型计算机网络层次结构模型和各层协议的集合被定义为计算机网络体系结构，网络体系结构的提出不仅方便了大家对网络的认识和学习，同时也加强了人们对网络设计和实现的指导。

在这一节中我们主要讨论网络的分层结构、一些基本概念及ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型等。

1.2.1计算机网络分层结构网络分层结构的出现其实是将复杂的网络任务分解为多个可处理的部分，使问题简单化。

而这些可处理的部分模块之间形成单向依赖关系，即模块之间是单向的服务与被服务的关系，从而构成层次关系，这就是分层。

分层网络体系结构的基本思想是每一层都在它的下层提供的服务基础上提供更高级的增值服务，且通过服务访问点（SAP）来向其上一层提供服务。

在OSI分层结构中，其目标是保持层次之间的独立性，也就是第（N）层实体只能够使用（N-1）层实体通过SAP提供的服务；也只能够向（N+1）层提供服务；实体间不能够跨层使用，也不能够同层调用。

网络是一个非常复杂的整体，为便于研究和实现，才将其进行分层，其中分层的基本原则是。

（1）各层之间界面清晰自然，易于理解，相互交流尽可能少。

（2）各层功能的定义独立于具体实现的方法。

（3）网中各节点都有相同的层次，不同节点的同等层具有相同的功能。

（4）保持下层对上层的独立性，单向使用下层提供的服务。

计算机网络层次结构模型和各层协议的集合被定义为计算机网络体系结构，网络体系结构的提出不仅方便了大家对网络的认识和学习，同时也加强了人们对网络设计和实现的指导。

在这一节中我们主要讨论网络的分层结构、一些基本概念及ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型等。

1.2.1计算机网络分层结构网络分层结构的出现其实是将复杂的网络任务分解为多个可处理的部分，使问题简单化。

而这些可处理的部分模块之间形成单向依赖关系，即模块之间是单向的服务与被服务的关系，从而构成层次关系，这就是分层。

分层网络体系结构的基本思想是每一层都在它的下层提供的服务基础上提供更高级的增值服务，且通过服务访问点（SAP）来向其上一层提供服务。

完整版网络体系结构知识点总结网络体系结构是指计算机网络中各个层次之间的关系和相互作用。

它决定了计算机网络中的数据传输方式和协议。

下面是对网络体系结构的完整版知识点总结：1.OSI参考模型：- OSI模型是Open Systems Interconnection（开放系统互联）的缩写，由国际标准化组织（ISO）于1984年提出。

-OSI参考模型将网络通信的过程分解为七个不同的层次，每个层次都有一个特定的功能，并通过接口与相邻的层次进行通信。

-七个层次分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

2.TCP/IP参考模型：- TCP/IP模型是Transmission Control Protocol/Internet Protocol（传输控制协议/网际协议）的缩写，是互联网最常用的体系结构模型。

-TCP/IP参考模型将网络通信的过程分为四个层次，分别是网络接口层、互联网层、传输层和应用层。

-网络接口层提供与硬件设备（如网卡）之间的接口，互联网层负责寻址和路由，传输层提供可靠的数据传输服务，应用层则负责应用程序的通信。

3.物理层：-物理层是最底层的层次，负责将比特流转换为信号发送到物理介质上，以及将接收到的信号转换为比特流。

-物理层的主要功能包括定义物理接口标准、传输速率、传输模式和物理连接标准等。

4.数据链路层：-数据链路层位于物理层之上，负责将比特流划分为帧，并提供可靠的数据传输服务。

-数据链路层的主要功能是进行物理寻址、帧同步、流量控制和错误检测与纠正等。

5.网络层：-网络层负责在计算机网络中寻址和路由，以实现不同计算机之间的通信。

-网络层的主要功能是确定数据包的路径和转发，实现逻辑寻址和分组交换等。

6.传输层：-传输层位于网络层之上，为应用程序提供端到端的可靠数据传输服务。

-传输层的主要功能包括面向连接的传输和无连接的传输，以及流量控制和拥塞控制等。

7.会话层：-会话层负责建立、管理和结束应用程序之间的会话。

计算机⽹络体系结构——OSI参考模型和TCPIP参考模型和五层参考模型⼀：什么是OSI参考模型？ ⼀般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的⽹络互联模型。

该体系结构标准定义了⽹络互联的七层框架（物理层、数据链路层、⽹络层、传输层、会话层、表⽰层和应⽤层），即OSI开放系统互连参考模型。

在这⼀框架下进⼀步详细规定了每⼀层的功能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应⽤的可移植性。

OSI参考模型先有理论再去指导市场，但是失败了，所以市场上并没有按照这种模型。

由于参考模型是抽象的概念，所以它的七个层次也是抽象的概念OSI参考模型（Open System Interconnect：开放式系统互联）共分为七个层次： 7：应⽤层（Application） 6：表⽰层（Presentation） 5：会话层（Session） 4：传输层（Transport）—— 负责报⽂的分段与重组 SAP寻址：确保将完整的报⽂提交给正确的进程，例如：端⼝号 3：⽹络层（Network）——负责源主机到⽬的主机数据分组交付 逻辑寻址（Logical addressing）：全局唯⼀逻辑地址，确保数据分组被送往⽬的主机，如：IP地址 路由（Routing）：路径选择 分组转发： 2：数据链路层（Data link）—— 负责结点—结点（node-to-node）之间的数据传输，以帧为数据传输的单位。

组帧（Framing）：数据加头加尾构造帧 1：物理层（Physical）—— 解决了单⼀bit的传输问题，所以不⽤加头加尾⼆：TCP/IP参考模型 4：应⽤层 3：运输层 2：⽹际层 1：⽹络接⼝层三：五层参考模型 它是综合了OSI和TCP/IP模型的优点： 5：应⽤层 —— 各种⽹路应⽤：FTP，SMTP，HTTP 对应数据形式：报⽂（message） 4：传输层 —— 进程到进程的数据传输：TCP，UDP 对应数据形式：段（segment） 3：⽹络层 —— 源主机到⽬的主机的数据分组路由和转发：IP协议，路由协议 对应数据形式：数据报（datagram） 2：数据链路层 —— 相邻⽹络元素（主机，交换机，路由器等）的数据传输：以太⽹（Ethernet），802.11（WIFI），PPP 对应数据形式：帧（frame） 1：物理层 —— ⽐特的传输 对应数据形式：⽐特（bit）。

ISO/OSI网络体系结构计算机网络1. ISO/OSI网络体系结构：即开放系统互联参考模型（Open System Interconnect Reference Model）。

是ISO（国际标准化组织）根据整个计算机网络功能将网络分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层七层。

也称"七层模型"。

每层之间相对独立，下层为上层提供服务。

物理层（Physics Layer） 1. 物理层是网络的最底层。

实现的物理实体主要是通信媒体（线路）和通信接口，其主要指实现传输原始比特流的物理连接的各种特性（手段）。

物理层的概念：（1）OSI:在物理信道实体之间合理地通过中间系统，为比特传输所需物理连接的激活、保持和去活提供的机械的、电气的、功能特性和规程特性的手段。

(2) CCITT(国际电话与电报顾问委员会):利用物理的、电气的、功能和规程特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除功能。

信道实体的特性：物理特性（特性），电气特性，功能特性，规程特性。

2．物理的功能：（1）实现各节点之间的位传输。

保证位传输的正确性，并向数据链路层提供一个透明的位流传输。

（2）在DTE,DCE之间完成对数据链路的建立、保持和拆除操作。

3. 解决的主要问题：物理层负责一个节点（主机、工作站）与下一节点之间的比特流（位）传输。

包括传输介质的接口，数据信号的编码，电压或电压放大，接头尺寸，形状及输出针，以及与位流的物理传输相关的其它任何东西。

4.物理层的四个特性：物理特性（机械特性），电气特性，功能特性，规程特性。

(1) 机械特性（物理特性）：指通信实体间硬件连接接口的机械特点。

如：接口的形状、大小；接口引脚的个数、功能、规格、引脚的分布；相应通信媒体的参数和特性。

（2）电气特性：线路连接方式、信号电平、传输速率、电缆长度和阻抗。

（3）功能特性：接口电路的功能，物理接口各条信号线的用途（用法）。

一、网络体系结构1、OSI模型和TCP/IP 模型网络体系结构指的是网络的分层结构以及每层使用的协议的集合。

其中最著名的就是OSI协议参考模型，他是基于国际标准化组织（OSI）的建议发展起来的。

它分为7个层次：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层及物理层。

这个7层的协议模型规定的非常细致和完善，但在实际中没有被广泛的使用，其中最重要的原因之一就是它过于复杂。

尽管如此，它仍是此后很多协议模型的基础。

与此相区别的TCP/IP模型将OSI 的7层协议模型简化为4层，从而更有利于实现和高效通信。

TCP/IP 参考模型和OSI参考模型的对应关系如下：下面具体讲解各层在TCP/IP 整体架构中的作用。

1）网络接口层网络接口层（Network Interface Layer）是TCP/IP的最底层，负责将二进制流转化为数据帧，并进行数据帧的发送和接收。

数据帧是网络传输的基本单元；2）网络层网络层（Internet Layer）负责在主机之间的通信中选择数据包的传输路径，即路由。

当网络层接收到传输层的请求后，传输某个具有目的地址信息的分组。

该层把分组封装在IP数据包中，填入数据包的首部，使用路由算法来确定是直接交付数据包，还是把它传递给路由器，最后把数据包交给适当的网络接口进行传输。

网络层还要负责处理传入的数据包，检验其有效性，使用路由算法来决定应对该数据包进行本地处理还是应该转发。

如果数据包的目的机处于本机所在的网络，该层软件就回去出数据包的首部，再选择适当的传输层协议来处理这个分组。

最后，网络层还要根据需要发出和接手ICMP（Internet控制报文协议）差错和控制报文。

3）传输层传输层（Transport Layer）负责实现应用程序之间的通信服务，这种通信又叫做端到端通信。

传输层要系统地管理信息的流动，还要提供可靠的传输服务，以确保数据到达无差错、无乱序。

为了达到这个目的，传输层协议软件要进行协商，让接收方会送确认信息及让发送方重发丢失的分组。

体系结构和参考模型随着信息技术的不断发展，体系结构和参考模型已成为现代信息系统的重要组成部分。

体系结构和参考模型是指导信息系统设计和实施的指导原则和框架，它们帮助组织实现信息技术的最佳利用，提高信息系统的效率和灵活性。

本文将介绍体系结构和参考模型的概念、原则和实践，探讨它们在信息系统中的重要作用。

一、体系结构的概念体系结构是指组织系统的基本组成部分、关系和原则。

在信息系统中，体系结构指导信息技术的设计和实施，包括硬件、软件、网络、数据和人员等方面。

体系结构通过定义系统的结构、功能和关系，帮助组织实现信息系统的整体性、一致性和协调性，提高系统的可扩展性、灵活性和可维护性。

体系结构包括逻辑结构和物理结构两个方面。

逻辑结构指系统的功能和数据组织方式，包括数据模型、业务流程、逻辑架构等；物理结构指系统的硬件和软件组成，包括服务器、存储设备、操作系统、数据库管理系统等。

体系结构设计通过分析和设计系统的逻辑和物理结构，帮助组织实现信息系统的整合、统一和高效。

体系结构设计的基本原则包括模块化、标准化、集成化和分布式。

模块化指将系统分解为若干独立的模块，并定义它们的接口和关系；标准化指采用通用的硬件和软件标准，确保系统的稳定性和兼容性；集成化指实现不同系统、平台和应用的互联和互操作，提高系统的整合性和灵活性；分布式指将系统的功能和数据分布在不同的地理位置，提高系统的可靠性和性能。

二、参考模型的概念参考模型是指描述信息系统的参考框架和范式，它是根据信息技术发展的规律和实践经验总结而成的指导原则和最佳实践。

参考模型帮助组织了解信息系统的发展趋势、技术架构和最佳实践，指导信息系统的规划、设计和实施，促进信息技术的创新、发展和应用。

参考模型包括业务参考模型、技术参考模型和数据参考模型三个方面。

业务参考模型描述业务流程、组织架构和业务规则，帮助组织了解业务的本质、要求和变化，指导信息系统的业务规划、流程设计和应用开发。

技术参考模型描述信息技术的架构、平台和应用，包括硬件、软件、网络、安全等方面，帮助组织了解信息技术的发展趋势、最佳实践和架构选择，指导信息系统的技术规划、平台选择和应用开发。

网络体系结构及OSI基本参考模型典型例题分析解答一、填空题1。

计算机网络层次及其协议的集合称为网络的___。

2。

为进行计算机网络中的数据交换而建立的____、标准或____的集合称为网络协议。

3。

0SI的全称为____，的参考模型是由____制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型.4。

ISO包括____、服务定义和____三级抽象。

5。

0SI的体系结构定义了一个七层模型,从下到上分别为物理层、数据链路层、____、运输层、会话层、____和____。

6。

网络协议包含三要素,这三要素分别是语义、____和____。

二、单项选择题1.在网络协议中，涉及数据和控制信息的格式、编码及信号电平等的内容属于网络协议的（)要素.A）语法B）语义C)定时D)语用2。

osI体系结构定义了一个()层模型.A)8 B）9 C)6 D)73。

在OSI的7层模型中，主要功能是在通信子网中实现路由选择的层次为()。

A）物理层B）网络层C)数据链路层D)运输层4。

在OSI的7层模型中，主要功能是协调收发双方的数据传输速率，将比特流组织成帧，并进行校验、确认及反馈重发的层次为（）。

A)物理层B）网络层C)数据链路层D）运输层5.在ISO的7层模型中，主要功能是提供端到端的透明数据运输服务、差错控制和流量撞控制的层次为（）。

A)物理层B）数据链路层C）运输层D)网络层6.在ISO的7层模型中，主要功能是组织和同步不同主机上各种进程间通信的层次为(）.A）网络层B)会话层C)运输层D）表示层7。

在OSI的7层模型中,主要功能是为上层用户提供共同的数据或信息语法表示转换，也可进行数据压缩和加密的层次为(）。

A）会话层B）网络层C）表示层D）运输层8。

在开放系统互连参考模型中，把传输的比特流划分为帧的层次是（）.A）网络层B)数据链路层C）运输层D)分组层9。

在OSI的7层模型中，提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功的和规程的特性的层次是(）.A）网络层B)数据链路层C)物理层D）运输层10。

计算机网络五层体系结构计算机网络是现代信息技术的基础，它可以让计算机互相连接，进行通信和数据交换。

为了能够更好地组织和管理计算机网络中各个部分的功能和协议，计算机网络被分为五层体系结构，被称为OSI（Open System Interconnection，开放系统互联）参考模型。

OSI参考模型由国际标准化组织（ISO）在20世纪80年代初制定，它将计算机网络分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层五个层次进行描述和划分。

每一层都具有各自的功能和任务，它们协同工作，以保证网络的正常运行和数据的可靠传输。

1. 物理层（Physical Layer）：物理层是计算机网络的底层，主要负责将网络中的数据转换为比特流，通过物理媒体进行传输。

在这一层次中，数据的传输是以二进制形式进行的，物理层主要负责发送和接收数据，以及控制电流、电压、时钟等物理参数。

2. 数据链路层（Data Link Layer）：数据链路层建立在物理层之上，主要负责将网络中的比特流转换为有意义的数据帧，并进行传输错误的检测和纠正。

数据链路层通过帧同步、流量控制和差错检测等技术，保证数据的可靠传输，同时还负责对物理层的传输进行抽象和协调。

3. 网络层（Network Layer）：网络层是计算机网络的关键，它负责将数据包从源主机传输到目标主机，并选择合适的路径进行传输。

网络层通过路由算法、寻址和分组转发等技术，实现了跨网络的数据传输，为上层提供了无差别的网络服务。

4. 传输层（Transport Layer）：传输层位于网络层和应用层之间，主要负责为两个网络节点之间的通信建立端到端的连接。

传输层通过端口号和协议，实现了数据的可靠传输和分段重组，为上层应用提供了端到端的通信服务。

5. 应用层（Application Layer）：应用层是计算机网络的顶层，它为用户提供了各种网络应用和服务。

应用层通过各种应用协议（如HTTP、FTP、SMTP等），支持不同类型的网络应用，例如网页浏览、文件传输、电子邮件等。